數(shù)控機床的組成和工作原理
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摘要：
數(shù)控機床由編程和程序載體、輸入設(shè)備、數(shù)控設(shè)備、伺服驅(qū)動和位置檢測、輔助控制設(shè)備和機床本體等部分組成。數(shù)控機床基本結(jié)構(gòu)1、編程和程序載體數(shù)控程序是數(shù)控機床自動加工零件的工作指令。在工藝分析的基礎(chǔ)上，確定了零件坐標系在機床坐標系中的相對位置，即零件在機床上的安裝位置。刀具相對運動的尺寸參數(shù);零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數(shù)及輔助設(shè)備的作用。在獲取零件的運動、尺寸、工藝參數(shù)等所有加工信息后，使用由文字、數(shù)字、符號組成的數(shù)控代碼，按照規(guī)定的方法和格式編制零件加工的數(shù)控程序清單。編程可以手工完成;對于復雜零件，應在專用編程機或通用計算機上進行自動編程(APT)或CAD/CAM設(shè)計。
編程的nc程序存儲在易于進入nc設(shè)備的存儲載體上。它可以穿孔紙帶，磁帶和磁盤等。
輸入設(shè)備的功能是在程序載體(信息載體)上傳輸nc代碼并將其存儲在nc系統(tǒng)中。根據(jù)控制存儲介質(zhì)的不同，輸入設(shè)備可以是光電閱讀器、磁帶錄音機、軟盤驅(qū)動器等。數(shù)控機床加工程序也可以通過鍵盤直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。數(shù)控加工程序也可通過編程計算機RS232C或網(wǎng)絡通信傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)。處理程序部分的輸入過程有兩種不同的方式:一種是在在處理(數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存很小),另一個是閱讀部分處理程序的內(nèi)部存儲數(shù)控設(shè)備一次,然后從內(nèi)部存儲的過程中處理段的段落。
數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。數(shù)控設(shè)備的內(nèi)存或接受輸入設(shè)備發(fā)送一個或幾個部分的數(shù)控加工程序,通過邏輯電路和軟件系統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備編譯后,計算和邏輯處理,輸出各種控制信息和指令,控制機床部件,使其有序運動和行動。
零件的輪廓通常由直線、圓弧或其他非圓弧組成。在加工過程中，刀具必須根據(jù)零件的形狀和尺寸的要求，即根據(jù)圖案軌跡移動。但輸入零件加工程序僅僅是開始和結(jié)束的每一行軌跡坐標數(shù)據(jù),如不能滿足要求,因此必須進行軌跡插補,這是開始和結(jié)束的“秘密”坐標數(shù)據(jù)點之間的線段,和一系列中間點的坐標,和相應的輸出脈沖信號,協(xié)調(diào)和控制各軸的進給運動(也就是說,致動器),進料位移方向及進給速度等。
驅(qū)動裝置和位置檢測裝置驅(qū)動裝置接受來自nc設(shè)備的指令信息。功率放大后，嚴格按照指令信息要求驅(qū)動機床的運動部件，對符合設(shè)計要求的部件進行加工。因此，其伺服精度和動態(tài)響應性能是影響數(shù)控機床加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。驅(qū)動裝置由控制器(包括功率放大器)和執(zhí)行機構(gòu)兩部分組成。目前以直流或交流伺服電機作為執(zhí)行機構(gòu)。
位置檢測裝置檢測數(shù)控機床各坐標軸的實際位移。將反饋系統(tǒng)輸入機床的數(shù)控裝置后，數(shù)控裝置將反饋所返回的實際位移值與設(shè)定值進行比較，并根據(jù)指令的設(shè)定值控制驅(qū)動裝置移動。
輔助控制裝置的主要功能是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)音量指令信號。輔助控制裝置經(jīng)過編譯、邏輯判斷和運動后，在功率放大后驅(qū)動相應的電器，驅(qū)動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟動和停止指令、刀具選擇和開關(guān)指令、冷卻和潤滑裝置的啟動和停止、工件和機床部件的釋放、夾具和分度等輔助動作。
可編程邏輯控制器(PLC)具有響應速度快、性能可靠、使用方便、編程修改方便、可直接啟動機床開關(guān)等特點，被廣泛用于數(shù)控機床的輔助控制裝置。
數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，包括主軸驅(qū)動、進給驅(qū)動、床身、工作臺、輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻裝置。但是，數(shù)控機床在總體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作機構(gòu)等方面都發(fā)生了很大的變化。這一變化的目的是滿足數(shù)控機床的要求，充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。
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